Npn ట్రాన్సిస్టర్లు

మొదటి బైపోలార్ జంక్షన్ ట్రాన్సిస్టర్ 1947 లో బెల్ ప్రయోగశాలలలో కనుగొనబడింది. “రెండు ధ్రువణతలు” సంక్షిప్తీకరించబడింది బైపోలార్, అందుకే దీనికి బైపోలార్ జంక్షన్ ట్రాన్సిస్టర్ అని పేరు. కలెక్టర్ (సి), బేస్ (బి) మరియు ఉద్గారిణి (ఇ) కలిగిన మూడు టెర్మినల్ పరికరం బిజెటి. ట్రాన్సిస్టర్ యొక్క టెర్మినల్స్ను గుర్తించడానికి ఒక నిర్దిష్ట BJT భాగం యొక్క పిన్ రేఖాచిత్రం అవసరం, ఇది డేటాషీట్లో అందుబాటులో ఉంటుంది. బిజెటిలో రెండు రకాలు ఉన్నాయి - ఎన్‌పిఎన్ మరియు పిఎన్‌పి ట్రాన్సిస్టర్‌లు. ఈ ట్యుటోరియల్‌లో మనం ఎన్‌పిఎన్ ట్రాన్సిస్టర్‌ల గురించి మాట్లాడుతాము. పై చిత్రాలలో చూపిన NPN ట్రాన్సిస్టర్‌ల యొక్క రెండు ఉదాహరణలు - BC547A మరియు PN2222A.

కల్పన ప్రక్రియ ఆధారంగా పిన్ కాన్ఫిగరేషన్ మారుతుంది మరియు వివరాలు సంబంధిత డేటాషీట్లో లభిస్తాయి. ట్రాన్సిస్టర్ యొక్క శక్తి రేటింగ్ పెరిగేకొద్దీ అవసరమైన హీట్ సింక్‌ను ట్రాన్సిస్టర్ యొక్క శరీరానికి జతచేయాలి. టెర్మినల్స్ వద్ద వర్తించే నిష్పాక్షిక ట్రాన్సిస్టర్ లేదా ట్రాన్సిస్టర్ క్రింద ఉన్న చిత్రంలో చూపిన విధంగా వెనుకకు వెనుకకు కనెక్ట్ చేయబడిన రెండు డయోడ్‌ల మాదిరిగానే ఉంటుంది.

డయోడ్ డి 1 యొక్క ఫార్వర్డ్ ప్రసరణ ఆధారంగా డయోడ్ డి 1 రివర్స్ కండక్టింగ్ ప్రాపర్టీని కలిగి ఉంది. డయోడ్ D2 ద్వారా ఒక ప్రవాహం ప్రవహించినప్పుడు, డయోడ్ D1 కరెంట్‌ను గ్రహించి, కలెక్టర్ టెర్మినల్ నుండి అధిక సామర్థ్యాన్ని వర్తింపజేస్తే, అనుపాత ప్రవాహం రివర్స్ దిశలో కలెక్టర్ టెర్మినల్ నుండి ఉద్గారిణి టెర్మినల్‌కు ప్రవహించటానికి అనుమతించబడుతుంది. దామాషా స్థిరాంకం లాభం (β).

NPN ట్రాన్సిస్టర్‌ల పని:

పైన చర్చించినట్లుగా, ట్రాన్సిస్టర్ ప్రస్తుత నియంత్రిత పరికరం, ఇది క్షీణత పొరను విస్తరించడానికి అవసరమైన నిర్దిష్ట అవరోధ సంభావ్యత కలిగిన రెండు క్షీణత పొరలను కలిగి ఉంటుంది. సిలికాన్ ట్రాన్సిస్టర్ యొక్క అవరోధ సంభావ్యత 25 ° C వద్ద 0.7V మరియు జెర్మేనియం ట్రాన్సిస్టర్‌కు 25 ° C వద్ద 0.3V. ఎక్కువగా ఉపయోగించే ట్రాన్సిస్టర్ రకం సిలికాన్ రకం ఎందుకంటే ఆక్సిజన్ తరువాత భూమిపై సిలికాన్ చాలా సమృద్ధిగా ఉంటుంది.

అంతర్గత ఆపరేషన్:

NPN ట్రాన్సిస్టర్ నిర్మాణం కలెక్టర్ మరియు ఉద్గారం ప్రాంతాల్లో n- రకం ద్రవ్యం పూయబడిన మరియు బేస్ ప్రాంతంలో p రకం ద్రవ్యం యొక్క చిన్న పొర పూయబడిన అని ఉంది. కలెక్టర్ ప్రాంతంతో పోల్చినప్పుడు ఉద్గారిణి ప్రాంతం భారీగా డోప్ చేయబడుతుంది. ఈ మూడు ప్రాంతాలు రెండు జంక్షన్లను ఏర్పరుస్తాయి. అవి కలెక్టర్-బేస్ జంక్షన్ (సిబి) మరియు బేస్-ఎమిటర్ జంక్షన్.

0V నుండి పెరుగుతున్న బేస్-ఎమిటర్ జంక్షన్ అంతటా సంభావ్య VBE వర్తించినప్పుడు, ఎలక్ట్రాన్లు మరియు రంధ్రాలు క్షీణత ప్రాంతంలో పేరుకుపోతాయి. 0.7V పైన సంభావ్యత పెరిగినప్పుడు, అవరోధ వోల్టేజ్ చేరుకుంటుంది మరియు విస్తరణ జరుగుతుంది. అందువల్ల, ఎలక్ట్రాన్లు పాజిటివ్ టెర్మినల్ వైపు ప్రవహిస్తాయి మరియు బేస్ కరెంట్ ఫ్లోస్ (IB) ఎలక్ట్రాన్ ప్రవాహానికి వ్యతిరేకం. కలెక్టర్ టెర్మినల్ వద్ద వోల్టేజ్ VCE వర్తించబడితే, కలెక్టర్ నుండి ఉద్గారిణి వరకు కరెంట్ ప్రవహించడం ప్రారంభమవుతుంది. ట్రాన్సిస్టర్ స్విచ్ మరియు యాంప్లిఫైయర్ వలె పనిచేస్తుంది.

ఆపరేటింగ్ ప్రాంతం వర్సెస్ ఆపరేషన్ మోడ్:

1. క్రియాశీల ప్రాంతం, IC = × × IB - యాంప్లిఫైయర్ ఆపరేషన్

2. సంతృప్త ప్రాంతం, IC = సంతృప్త కరెంట్ - స్విచ్ ఆపరేషన్ (పూర్తిగా ఆన్)

3. కట్-ఆఫ్ ప్రాంతం, IC = 0 - స్విచ్ ఆపరేషన్ (పూర్తిగా ఆఫ్)

స్విచ్ వలె ట్రాన్సిస్టర్:

PSPICE మోడల్‌తో వివరించడానికి BC547A ఎంపిక చేయబడింది. ప్రస్తుత పరిమితి నిరోధకాన్ని బేస్ వద్ద ఉపయోగించడానికి మనస్సులో ఉంచుకోవలసిన మొదటి ముఖ్యమైన విషయం. అధిక బేస్ ప్రవాహాలు BJT ను దెబ్బతీస్తాయి. డేటాషీట్ నుండి గరిష్ట కలెక్టర్ కరెంట్ 100mA మరియు సంబంధిత లాభం (hFE లేదా β) ఇవ్వబడుతుంది.

భాగాలు ఎంచుకోవడానికి దశలు, 1. మీ లోడ్ వినియోగించే కరెంట్‌ను కలెక్టర్ కరెంట్ విజ్ కనుగొనండి. ఈ సందర్భంలో ఇది 60mA (రిలే కాయిల్ లేదా సమాంతర LED లు) మరియు రెసిస్టర్ = 200 ఓంలు.

2. ట్రాన్సిస్టర్‌ను సంతృప్త స్థితిలోకి నడపడానికి, ట్రాన్సిస్టర్ పూర్తిగా ఆన్‌లో ఉన్నంత బేస్ కరెంట్‌ను సరఫరా చేయాలి. బేస్ కరెంట్ మరియు ఉపయోగించాల్సిన సంబంధిత రెసిస్టర్‌ను లెక్కిస్తోంది.

పూర్తి సంతృప్తత కోసం బేస్ కరెంట్ 0.6mA కు అంచనా వేయబడింది (చాలా ఎక్కువ లేదా చాలా తక్కువ కాదు). ఈ విధంగా 0V కి బేస్ ఉన్న సర్క్యూట్ క్రింద స్విచ్ ఆఫ్ స్థితిలో ఉంది.

a) PSPICE BJT ను స్విచ్‌గా అనుకరించడం మరియు బి) సమానమైన స్విచ్ కండిషన్

సిద్ధాంతపరంగా స్విచ్ పూర్తిగా తెరిచి ఉంది కాని ఆచరణాత్మకంగా లీకేజ్ కరెంట్ ప్రవాహాన్ని గమనించవచ్చు. వారు pA లేదా nA లో ఉన్నందున ఈ ప్రవాహం చాలా తక్కువ. ప్రస్తుత నియంత్రణపై మంచి అవగాహన కోసం, ఒక ట్రాన్సిస్టర్‌ను కలెక్టర్ (సి) మరియు ఉద్గారిణి (ఇ) అంతటా వేరియబుల్ రెసిస్టర్‌గా పరిగణించవచ్చు, దీని నిరోధకత బేస్ (బి) ద్వారా కరెంట్ ఆధారంగా మారుతుంది.

ప్రారంభంలో బేస్ ద్వారా ప్రవాహం ప్రవహించనప్పుడు, CE అంతటా నిరోధకత చాలా ఎక్కువగా ఉంటుంది, దాని ద్వారా ఎటువంటి ప్రవాహం ప్రవహించదు. బేస్ టెర్మినల్ వద్ద 0.7V & అంతకంటే ఎక్కువ సంభావ్యత వర్తించినప్పుడు, BE జంక్షన్ వ్యాప్తి చెందుతుంది మరియు CB జంక్షన్ వ్యాప్తి చెందుతుంది. ఇప్పుడు లాభం ఆధారంగా కలెక్టర్ నుండి ఉద్గారిణికి ప్రస్తుత ప్రవాహాలు.

a) PSPICE BJT ను స్విచ్‌గా అనుకరించడం మరియు బి) సమానమైన స్విచ్ కండిషన్

ఇప్పుడు బేస్ కరెంట్‌ను నియంత్రించడం ద్వారా అవుట్పుట్ కరెంట్‌ను ఎలా నియంత్రించాలో చూద్దాం. IC = 42mA ను పరిశీలిస్తే మరియు పైన ఉన్న అదే సూత్రాన్ని అనుసరిస్తే మనకు IB = 0.35mA వస్తుంది; RB = 14.28kOhms ≈ 15kOhms.

a) PSPICE BJT ను స్విచ్‌గా అనుకరించడం మరియు బి) సమానమైన స్విచ్ కండిషన్

లెక్కించిన విలువ నుండి ఆచరణాత్మక విలువ యొక్క వైవిధ్యం ఎందుకంటే ట్రాన్సిస్టర్ అంతటా వోల్టేజ్ డ్రాప్ మరియు ఉపయోగించబడే రెసిస్టివ్ లోడ్.

యాంప్లిఫైయర్‌గా ట్రాన్సిస్టర్:

బలహీనమైన సిగ్నల్‌ను ఉపయోగపడే రూపంలోకి మార్చడం యాంప్లిఫికేషన్. వైర్‌లెస్ ట్రాన్స్మిట్ సిగ్నల్స్, వైర్‌లెస్ రిసీవ్డ్ సిగ్నల్స్, ఎమ్‌పి 3 ప్లేయర్స్, మొబైల్ ఫోన్లు మొదలైన అనేక అనువర్తనాల్లో యాంప్లిఫికేషన్ ప్రక్రియ ఒక ముఖ్యమైన దశ. ట్రాన్సిస్టర్ వివిధ కాన్ఫిగరేషన్లలో శక్తి, వోల్టేజ్ మరియు కరెంట్‌ను విస్తరించగలదు.

యాంప్లిఫైయర్ సర్క్యూట్లలో ఉపయోగించే కొన్ని కాన్ఫిగరేషన్లు

1. సాధారణ ఉద్గారిణి యాంప్లిఫైయర్
2. సాధారణ కలెక్టర్ యాంప్లిఫైయర్
3. సాధారణ బేస్ యాంప్లిఫైయర్

పై రకాల్లో సాధారణ ఉద్గారిణి రకం జనాదరణ పొందిన మరియు ఎక్కువగా ఉపయోగించే కాన్ఫిగరేషన్. ఆపరేషన్ చురుకైన ప్రాంతంలో జరుగుతుంది, సింగిల్ స్టేజ్ కామన్ ఎమిటర్ యాంప్లిఫైయర్ సర్క్యూట్ దీనికి ఒక ఉదాహరణ. యాంప్లిఫైయర్ రూపకల్పనలో స్థిరమైన DC బయాస్ పాయింట్ మరియు స్థిరమైన AC లాభం ముఖ్యమైనవి. ఒకే ట్రాన్సిస్టర్ మాత్రమే ఉపయోగించబడుతున్నప్పుడు సింగిల్ స్టేజ్ యాంప్లిఫైయర్ పేరు.

పైన సింగిల్ స్టేజ్ యాంప్లిఫైయర్ సర్క్యూట్ ఉంది, ఇక్కడ బేస్ టెర్మినల్ వద్ద వర్తించే బలహీనమైన సిగ్నల్ కలెక్టర్ టెర్మినల్ వద్ద వాస్తవ సిగ్నల్ β రెట్లు మారుతుంది.

భాగం ప్రయోజనం:

CIN అనేది కలపడం కెపాసిటర్, ఇది ట్రాన్సిస్టర్ యొక్క స్థావరానికి ఇన్పుట్ సిగ్నల్ను కలుపుతుంది. అందువల్ల ఈ కెపాసిటర్ మూలాన్ని ట్రాన్సిస్టర్ నుండి వేరు చేస్తుంది మరియు ఎసి సిగ్నల్ మాత్రమే గుండా వెళుతుంది. CE అనేది బైపాస్ కెపాసిటర్, ఇది విస్తరించిన సిగ్నల్ కోసం తక్కువ నిరోధక మార్గంగా పనిచేస్తుంది. COUT అనేది కలపడం కెపాసిటర్, ఇది ట్రాన్సిస్టర్ యొక్క కలెక్టర్ నుండి అవుట్పుట్ సిగ్నల్ను కలుపుతుంది. అందువల్ల ఈ కెపాసిటర్ ట్రాన్సిస్టర్ నుండి అవుట్‌పుట్‌ను వేరు చేస్తుంది మరియు ఎసి సిగ్నల్ మాత్రమే గుండా వెళుతుంది. R2 మరియు RE యాంప్లిఫైయర్‌కు స్థిరత్వాన్ని అందిస్తాయి, అయితే R1 మరియు R2 కలిసి సంభావ్య డివైడర్‌గా పనిచేయడం ద్వారా DC బయాస్ పాయింట్‌లో స్థిరత్వాన్ని నిర్ధారిస్తుంది.

ఆపరేషన్:

ప్రతి సమయ విరామానికి సర్క్యూట్ తక్షణమే పనిచేస్తుంది. అర్థం చేసుకోవటానికి, బేస్ టెర్మినల్ వద్ద ఎసి వోల్టేజ్ ఉద్గారిణి నిరోధకం ద్వారా ప్రస్తుత ప్రవాహాలలో సంబంధిత పెరుగుదలను పెంచినప్పుడు. అందువల్ల, ఉద్గారిణి ప్రవాహంలో ఈ పెరుగుదల అధిక కలెక్టర్ కరెంట్‌ను ట్రాన్సిస్టర్ ద్వారా ప్రవహించేలా చేస్తుంది, ఇది VCE కలెక్టర్ ఉద్గారిణి డ్రాప్‌ను తగ్గిస్తుంది. అదేవిధంగా ఇన్పుట్ ఎసి వోల్టేజ్ విపరీతంగా తగ్గినప్పుడు ఉద్గారిణి ప్రవాహం తగ్గడం వల్ల VCE వోల్టేజ్ పెరుగుతుంది. వోల్టేజ్‌లలో ఈ మార్పులన్నీ ఇన్‌పుట్ యొక్క విలోమ తరంగ రూపంగా ఉండే అవుట్‌పుట్‌లో తక్షణమే ప్రతిబింబిస్తాయి, కానీ విస్తరించినవి.

లక్షణాలు	కామన్ బేస్	సాధారణ ఉద్గారిణి	కామన్ కలెక్టర్
వోల్టేజ్ లాభం	అధిక	మధ్యస్థం	తక్కువ
ప్రస్తుత లాభం	తక్కువ	మధ్యస్థం	అధిక
శక్తి లాభం	తక్కువ	చాలా ఎక్కువ	మధ్యస్థం

పట్టిక: పోలిక పట్టికను పొందండి

పై పట్టిక ఆధారంగా, సంబంధిత ఆకృతీకరణను ఉపయోగించుకోవచ్చు.